郑宏兴 张玉贤

（天津职业技术师范大学 天线与微波技术研究所，天津300222）

引 言

麦克斯韦电磁学理论体系的建立，对现代文明产生了重大影响.伴随计算机技术的快速发展，人们采用有限元法［1-2］、矩量法［3-4］和时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）法［5-6］等数值计算方法，通过编程来求解麦克斯韦方程组，模拟空间中的电磁场分布，从而解决复杂结构的电磁学工程应用问题，目前已经广泛应用于微波与毫米波通信、雷达、导航和地质探测等各个领域.FDTD是在时域内直接求解麦克斯韦方程组，标志性的工作是Yee提出的立方体网格剖分［5］，电场和磁场分开半个时间步交错迭代，优点是计算的物理过程直观，对复杂目标建模相对容易，在计算机内部存储变量按照时间递推过程进行更新，对计算机内存要求相对较低，但是时间步长和空间网格受到稳定性条件的限制［6］.后 来，Namiki［7］和Zheng［8］分 别 提 出了无条件稳定技术，从而突破了时间离散间隔的限制，采用变换方向的隐式（Alternative Direction Implicit，ADI）方法来求解方程，可实现无条件稳定.为了动态表达上述数值计算结果，一方面需要应用计算机的图形显示功能直观显示，另一方面还需要应用数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）［9-12］技术表达电磁波与物质的相互作用过程.DSP也是一门伴随计算机技术发展的数值计算技术，在语音、图像、地质探测和生物医学等方面得到广泛应用.无论是把DSP与计算电磁学相结合，用来处理等离子体或色散媒质的时间移位算子问题［9-10］，还是将N阶色散媒……